"Венера" и Венера: как исследовали планету-соседку

АрхивСтатьи

Советская космическая программа "Венера" была чрезвычайно длительной и чрезвычайной плодотворной. Фактически, всем, что известно о Венере, мы обязаны советским и американским зондам.

Утром 16 ноября 1965 года, в 7:19 по московскому времени, с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя "Молния" была запущена межпланетная станция "Венера-3". Она стала первым в истории человечества космическим аппаратом, достигшим поверхности другой планеты, хотя, увы, и не самым удачным образом.

Станция состояла из орбитального отсека и спускаемого аппарата - сферы диаметром 0,9 м. В этот спускаемый аппарат были упакованы научные приборы, однако, во всех источниках обязательно отмечается, что также там находился металлический глобус Земли, а внутри него - вымпел с гербом СССР. Был ли в том смысл, судить сложно.

1 марта 1966 года межпланетная станция "Венера-3" достигла поверхности планеты - врезалась в неё где-то в районе от -20° до +20° по широте и от 60° до 80° восточной долготы.

Ни "Венера-3", ни её сестра-близнец "Венера-2", запущенная несколькими днями ранее, так и не передали никаких данных о самой планете: системы связи и системы управления вышли из строя ещё на подлёте к Венере. Учёным, однако, удалось получить данные о магнитных полях, космических лучах, потоках заряженных частиц малых энергий, удалось исследовать потоки солнечной плазмы и их энергетические спектры, космические радиоизлучения и микрометеоры.

Собственно, "Венера-3" - лишь один и далеко не самый важный эпизод эпичнейшей космической программы "Венера", проводившейся Советским Союзом с 1961 по 1984 годы.

Венера - ближайшая к Земле планета Солнечной системы, чрезвычайно похожая на неё по многим параметрам. Но это мы знаем сейчас. А фактически до 1960-х годов о ней практически ничего не было известно.

Михайло Васильевич Ломоносов, наблюдая её в телескоп, сделал такой вывод:

"Планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного", - и был во многом прав. Единственное, что атмосфера у Венеры не "воздушная", состоит она преимущественно из углекислого газа и плотна настолько, что начисто закрывает поверхность планеты от наблюдений в оптическом диапазоне.

В результате, до того, как начались исследования планеты "на месте", о ней мало чего было известно - даже период обращения вокруг её оси был неизвестен.

Поверхность Венеры. Данные получены с помощью радиолокации.

Советский Союз отправил в общей сложности 16 межпланетных станций серии "Венера", плюс два аппарата "Вега" и один "Зонд-1".

Первые три станции были потеряны в космосе, и своей основной миссии не выполнили. Четвёртый пуск оказался намного более успешным: "Венера-4" отправила в атмосферу спускаемый аппарат, передававший телеметрическую информацию (со скоростью 1 бит/сек) до тех пор, пока не разрушился в атмосфере. Значения температур передавались в течение 93 минут, приблизительно до высоты 28 км. Температура поменялась с 33 до 262 °C. Значения давления передавались до достижения предельного значения, на которые был рассчитан манометр - 7,3 атмосферы.

Полученные данные были использованы при конструировании следующих двух аппаратов серии - "Венера-5" и "Венера-6" (запущены с разницей в пять дней - 5 и 10 января, соответственно).

"Венера-5" вышла на орбиту 16 мая 1969 года и начала входить в атмосферу планеты на ночной стороне. В течение спуска, который продолжался 52,5 минуты, радиовысотомер передал три значения высоты над поверхностью: 40,4, 31,9 и 23,8 км. Во время спуска проводились измерения температуры, давления, освещенности и химического состава атмосферы. Диапазон изменения температуры на сей раз составил: от 25 до 320 °C, а давления от 0,5 до 27 атмосфер, диапазон высот от 55 до 18 км.

Кроме того, аппарат дважды осуществлял забор и анализ состава атмосферы. Первый раз анализ состава атмосферы производился при давлении 0,6 атмосферы и температуре около 25 °C. Второй раз уже 5 атмосфер и 150 °C.

Анализ состава атмосферы показал, что она состоит на 97 % из углекислого газа, 2 % азота, не более 0,1 % кислорода, и незначительного количества водяного пара.

Зонд перестал передавать информацию на Землю, когда давление достигло значения 27 атмосфер, что превышало расчетные значения для спускаемого аппарата (25 атмосфер).

"Венера-6" получила сходные результаты, единственное, что вызвало вопросы - это разница в показаниях высотометров у пятой и шестой "Венер". Единственное объяснение - это наличие заметных неровностей рельефа поверхности Венеры в областях спуска аппаратов, отстоявших друг от друга на несколько сотен километров.

Спускаемый аппарат "Венеры-7" конструировался уже в расчете на посадку на поверхность планеты. Запас прочности ему обеспечили соответствующий: аппаратура зонда должна была выдерживать давление в 150 земных атмосфер и температуру до 540 градусов в течение как минимум 30 минут.

Только в одном ошиблись: в оценке скорости ветра у поверхности планеты. Считалось, что атмосфера весьма, так сказать, спокойная, и у самой тверди ветер будет дуть со скоростью 1,5 м/с. Реальная скорость оказалась в десятки раз выше... Так или иначе, "Венера-7" выполнила свою задачу лишь отчасти. Телеметрический коммутатор практически сразу "умер", поступала только температурная информация. Благодаря полученным данным был выявлен адиабатический характер изменения температуры. Это позволило, используя уравнения гидростатического равновесия и газового состояния и данные измерений предыдущих станций, рассчитать распределение давления и плотности в атмосфере Венеры по высоте вплоть до поверхности. Оказалось, что давление у поверхности Венеры составляет 90±15 атмосфер, а температура - 475°±20°С.

Следующая станция - "Венера-8" смогла, наконец, проанализировать грунт планеты: по измерениям мощности отраженных от поверхности радиоволн, излучавшихся бортовым радиовысотомером, получены оценки диэлектрической проницаемости и плотности грунта. Результаты измерений позволяют сделать вывод, что в районе места посадки СА поверхностный слой планеты является достаточно рыхлым, с плотностью грунта 1,4 г/см³.

С помощью гамма-спектрометра, регистрировавшего интенсивность и спектральный состав естественного гамма-излучения, были проведены первые определения характера пород планеты Венера по содержанию в них естественных радиоактивных элементов (калия, урана, тория), как на этапе спуска, так и после посадки. По содержанию радиоактивных элементов и по их соотношению венерианский грунт напоминает земные гранитные породы.

"Венера-9" и "Венера-10", как и последующие аппараты, изготавливались с прицелом на более серьёзные исследования. "Венера-9" и её "сестра" были вчетверо тяжелее предшественниц, просто потому, что несли на себе огромное количество всевозможной аппаратуры. В том числе, панорамного телефотометра "для изучения оптических свойств и получения изображения поверхности в месте посадки".

Спускаемые аппараты станций первыми в мире передали на Землю панорамные снимки поверхности Венеры у места своей посадки. Пожалуй "венцом" программы стала станция "Венера-13", чей посадочный модуль достиг поверхности планеты 1 марта 1982 года. Во-первых, помимо всех прочих исследований, аппарат сделал цветные снимки поверхности планеты... Относительно, впрочем, цветные: как оказалось, атмосфера Венеры отфильтровывает синий цвет, так что небо там жёлто-зелёное, а определить точно цвет горных пород не удалось вовсе.

С другой стороны, "Венера-13" и "Венера-14" первые станции, сумевшие провести прямой химический анализ грунта. К слову сказать, на "Венере-13" было установлено звукозаписывающее устройство, которое зафиксировало звук грома. Это была первая в истории запись звука на другой планете.

Последующие аппараты серии - "Венера-15", "Венера-16" исследовали планету уже только с орбиты - они начали составление радиолокационной карты поверхности планеты. Продолжили - с большим успехом и большей степенью детализации - уже американцы с их аппаратом "Магеллан".

Последними советскими аппаратами, отправленными к Венере, стали "Вега-1" и "Вега-2", две идентичные станции, достигшие орбиты планеты 9 и 13 июня 1985 года, соответственно. Их "начинка" состояла из спускаемого модуля и аэростатов, которые исследовали состав и физические характеристики атмосферы и грунта. Сами аппараты "Вега-1" и "Вега-2" затем были направлены к комете Галлея, и 6 и 9 марта 1986 года прошли на расстоянии 8890 и 8030 км от ядра кометы, соответственно.

На этом запуски космических аппаратов к Венере Советским Союзом прекратились. Россия готовится в 2016 году запустить туда ещё один зонд - "Венера-Д", но до 2016, как говорится, ещё дожить надо.